两博士利用三维石墨烯“改装”铝离子电池 首次实现万次循环无衰减

到东北雪乡看雪相机会“罢工”?炎炎夏日手机暴晒会“中暑”,频繁死机、速度变慢,甚至发生自燃或爆炸?这些都是锂离子电池在低温、高温下欠佳的表现。

近日,WILEY数据库制作了一部视频短片,用以介绍解决上述问题的答案——将三维石墨烯作为正极、铝片作为负极的铝离子电池,其表现出高容量和长循环寿命等优异特性。而这一“答题”者,正是湖南大学化学化工学院于馨智博士、物理与微电子科学学院王斌博士后。

于馨智博士介绍,锂离子电池的充放电过程,其实就是锂离子在阴阳极之间往返嵌入和脱嵌。他们发现,采用低能等离子体轰击三维石墨烯这一材料,可以在其表面得到多孔结构。随着轰击时间的延长,三维石墨烯表面形成了许多纳米级的孔洞结构,从而使得离子的嵌入变得更加容易,这就提高了电池的容量。此外,锂元素化合态在自然界中含量较少,属于稀有金属元素,价格较贵。而铝元素,却是地壳中含量最高的金属元素。

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(低能等离子体轰击示意图)

WILEY数据库旗下国际著名期刊《Advanced Materials》(影响因子18.96)在线发表了这一铝离子电池正极材料,于馨智博士、王斌博士为共同第一作者。

在实验中,这一铝离子电池在0度——80度的温度范围内都表现出了优异的性能:10000次循环无衰减,容量高达148 mAh/g,充电80s可以持续放电超过3100s。在国际上也是首次实现了铝离子电池10000次循环后容量仍高于100 mAh/g。这一优异性能有望使铝离子电池广泛应用于公共交通和便携设备中。

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